五十八天前，在罗斯冰架上一个几乎无风的早晨，一个体育场大小的气球在南极洲上空飞行，携带着来自亚利桑那大学斯图尔特天文台的远红外技术，旨在寻找有关恒星生命周期的线索。我们的银河系及更远的地方。

斯图尔特天文台气球任务打破了NASA距南极洲上空22英里的记录

GUSTO(银河/河外ULDB光谱太赫兹天文台的缩写)现在打破了NASA飞行时间最长的重型气球任务的记录，此前该记录为55天1小时34分钟。目前，这个巨大的零压气球正在南极大陆上空120,000英尺的平流层气流中行驶，收集来自恒星之间物质的远红外无线电发射。GUSTO在图森时间周六上午10点22分打破了之前的纪录。

GUSTO寻找的微弱太赫兹信号(其频率比调频收音机发射的波高出一百万倍)在到达地面望远镜之前很容易被地球大气中的水蒸气吸收。只有非常干燥或高海拔的地方才非常适合观测站捕捉一些难以捉摸的光子，例如高海拔的阿塔卡马沙漠和南极。

GUSTO任务首席研究员、斯图尔特天文台天文学教授克里斯·沃克(ChrisWalker)自1994年以来一直在南极洲从事望远镜项目，他说，为了寻找更干燥的条件，“我们被迫前往越来越偏远的地方”。气球科学开辟了新的领域太赫兹光谱学领域快速发展的可能性，使观测者能够在远红外信号消失在大气层较低层之前收集远红外信号，而成本只是全天基望远镜的一小部分。

GUSTO等气球望远镜将太空观测的优势与地面操作的近距离结合在一起，但它们也面临着独特的挑战。成功的发射需要完美的天气窗口，地面和平流层的风速都较低。

如果条件允许，发射本身就是一场充满戏剧性的奇观。沃克说，支援卡车开到冰架上，将氦气输送到气球中，气球在充满时会“像帆一样”扬起和拍打。“当气球膨胀时，你开始听到氦气的冲击声，当他们放开气球时，气球展开时会发出隆隆声。”这是一个脆弱的时期——如果有缺陷或风切变，气球就会破裂。谈到这个破纪录的项目，沃克表示：“乘坐气球是我职业生涯中做过的最困难的事情，但也是最有价值的。”

如果一切顺利——正如GUSTO所做的那样——气球会在其专门的吊舱内将望远镜升起，并将其带到距地球22英里的地方，到达平流层与太空之间的遥远接缝处。从这里开始，天文学家依靠南半球夏季南极大陆上空的环形风流将气球带到大环上，收集宇宙化学物质的光特征。

在GUSTO上，发射线探测器收集有关星际介质的分子信息，星际介质是恒星之间的宇宙气体和尘埃，它们会产生新的恒星和星系。

“我们都是星际介质的一部分——你体内的每个原子和分子在某个时刻都是在恒星之间流动的气体和尘埃，”沃克说。让事情变得复杂的是，今天宇宙的化学成分与大爆炸后不同。为了了解宇宙中恒星形成的故事，进而了解我们自身起源的故事，天文学家有兴趣比较不同年龄星系中星际介质的成分。

GUSTO旨在绘制年轻银河系和邻近的大麦哲伦云中碳、氧和氮的分布图，该云的特征与更古老的星系相当。对两个星系的比较将有助于GUSTO团队首次对恒星生命周期的所有阶段进行完整的光谱研究，从星际气体云的发展到恒星苗圃的形成，再到恒星的诞生和演化。

GUSTO任务走了很长的路才到达平流层。沃克的团队于2014年提交了NASA探索者计划提案，该项目于2017年被NASA选中。执行该任务的缆车由约翰·霍普金斯大学应用物理实验室建造;来自亚利桑那州斯图尔德天文台的沃克团队提供了望远镜和仪器(称为“有效载荷”)，并与包括美国宇航局喷气推进实验室在内的各种合作伙伴合作。

2023年8月，GUSTO团队在德克萨斯州巴勒斯坦的NASA哥伦比亚科学气球设施进行了悬挂测试。从那里，完全集成的吊舱和有效载荷(重量与一辆SUV相当)乘坐NASAC-130H货机飞往南极洲——这是首次通过空运完全组装的气球任务。在南极洲，GUSTO团队在秋季和冬季的几个月里每天从麦克默多站到机库进行12公里的旅行，为望远镜的发射做准备，他们乘坐装有巨大低压轮胎的南极货车穿越冰冻地形。

12月31日，即GUSTO团队提交研究提案十年后，该任务在微风和晴朗的天空中发射，白色气球在冰冷的埃里伯斯山的背景下翻腾。

在亚利桑那大学校园，GUSTO研究人员继续在极端条件下锻炼耐力。沃克说，虽然GUSTO团队的许多成员前往麦克默多站为任务发射做准备，但斯图尔特天文台副研究教授兼GUSTO副首席研究员克雷格·库勒萨“部署”到了亚利桑那大学校园的应用研究大楼。从那里，在一个没有窗户的房间里，库勒萨在飞行中操作有效载荷，经常睡在地板上并与管家天文台团队共享控制装置。

数据通过多种电信技术网络实时到达，包括地球同步卫星、铱星和星链。亚利桑那大学和约翰霍普金斯大学的GUSTO团队成员昼夜不停地工作，分别监控和远程管理仪器和吊舱。24小时Zoom线路连接着从哈佛到荷兰等各大洲的合作伙伴。

沃克调出了GUSTO飞行路线的实时直播，展示了气球在540万平方英里的大陆上空已经走过的路线，每个环在屏幕上都有不同的颜色。该任务没有确定着陆日期——美国宇航局首次允许气球尽可能长时间地飞行，即使它偏离了南极大陆边缘或着陆在无法回收的地方。

这将是历史上最长的平流层重型气球任务。打破纪录的飞行。

沃克说：“GUSTO已经证明，气球可以用来进行真正突破性的科学研究，不仅仅是几天，而是数周的时间。”

飞行时间最终将取决于冷却系统的运行时间(机上的液氦罐预计可以持续到三月)以及南极白天开始缩短时的温度变化。像GUSTO这样的气球只能在夏季在极地地区执行长期任务，在那里气球会保持在持续的阳光下，并且不会在凉爽的夜间空气中下沉。

GUSTO飞行环重叠的蓝色、绿色和红色特征在沃克的屏幕上显示得很小，但它们代表了太赫兹天文学的巨大进步：4,800磅的UArizona技术在大气层最边缘移动的时间比以往任何时候都长。

如果沃克的下一个研究计划获得通过，目前GUSTO上的相同仪器可能会在太空中进行测试，以寻找行星形成系统和宜居区难以捉摸的远红外特征。

“如果你不突破极限，那还有什么意义呢?”沃克说道。